一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置及测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种混凝土‑岩体‑喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，包括混凝土箱，所述混凝土箱内填充混凝土，所述混凝土箱的两侧设有固定装置，所述固定装置与混凝土箱之间可拆卸；所述混凝土箱的与岩体或者喷层的表面的接触侧以及与该侧的相对侧为镂空面；所述混凝土‑岩体‑喷层接触面抗剪强度的原位测试装置还包括加压装置，所述加压装置包括金属压板和设置在金属压板上的固定杆，所述固定杆上设有压力传感器，所述压力传感器用于测量施加至金属压板上的作用力，所述金属压板用于朝向岩体或者喷层的表面抵住混凝土箱内的混凝土。本发明专利技术所提供的装置解决混凝土‑岩体‑喷层接触面抗剪强度不便原位测定的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置及测试方法
本专利技术属于岩土工程
，尤其是涉及一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置及测试方法。
技术介绍
混凝土是最常用的建筑材料之一，在建筑、岩土、水利、交通等多个领域广泛应用。对于水电工程领域，混凝土重力坝与坝基岩体的接触作用对坝体稳定尤为重要；对于地下工程，混凝土衬砌常作为支护结构，混凝土与围岩或喷层等结构的接触作用对衬砌的设计也有着较大的影响。混凝土-围岩-喷层的接触作用对结构的稳定性具有较大的影响。过低估计接触面作用，将需要施加其他结构以维持混凝土结构稳定；过高估计接触面作用，则混凝土结构将存在一定的安全风险。混凝土-围岩-喷层接触面参数通常在试验室进行测定，试验室尺度与现场测试结果可能存在一定的差异。因此，亟需提供一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置。<br>为此，本专利技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置包括混凝土箱，所述混凝土箱内填充混凝土，所述混凝土箱的两侧设有固定装置，所述固定装置与混凝土箱之间可拆卸，所述固定装置固定至岩体或者喷层的表面上；所述混凝土箱的与岩体或者喷层的表面的接触侧以及与该侧的相对侧为镂空面；所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置还包括加压装置，所述加压装置包括金属压板和设置在金属压板上的固定杆，所述固定杆上设有压力传感器，所述压力传感器用于测量施加至金属压板上的作用力，所述金属压板用于朝向岩体或者喷层的表面抵住混凝土箱内的混凝土；/n所述混...

【技术特征摘要】
1.一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置包括混凝土箱，所述混凝土箱内填充混凝土，所述混凝土箱的两侧设有固定装置，所述固定装置与混凝土箱之间可拆卸，所述固定装置固定至岩体或者喷层的表面上；所述混凝土箱的与岩体或者喷层的表面的接触侧以及与该侧的相对侧为镂空面；所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置还包括加压装置，所述加压装置包括金属压板和设置在金属压板上的固定杆，所述固定杆上设有压力传感器，所述压力传感器用于测量施加至金属压板上的作用力，所述金属压板用于朝向岩体或者喷层的表面抵住混凝土箱内的混凝土；
所述混凝土箱包括U形金属板和金属盖板，所述U形金属板作为混凝土箱的箱体，所述金属盖板和U形金属板的连接位置处交错设置固定卡扣，所述固定卡扣交错地设置在金属盖板和U形金属板上，所述固定卡扣内穿过转轴；
所述混凝土箱的固定侧上设有相对布置的至少一对限位杆，所述限位杆上设有固定螺母；所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置的固定装置包括侧板和固定板，所述侧板垂直地设置在固定板上，所述侧板上设有限位槽，所述侧板上的限位槽用于穿过限位杆且以固定螺母将混凝土箱固定至固定装置的侧板上，所述固定板用于将混凝土箱和侧板固定至岩体或者喷层的表面上。


2.根据权利要求1所述的混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述固定板上设有螺孔，所述螺孔内设有穿入至岩体或者喷层的膨胀螺丝。


3.根据权利要求1所述的混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述混凝土箱的非固定侧中的一侧设有挂钩，所述挂钩用于固定重物或者施加拉力。


4.根据权利要求1所述的混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置还设有挡板，所述挡板固定至固定装置的侧板上且所述挡板与金属压板的平面相平行，所述挡板的中央设有用于穿过固定杆的限位孔，所述固定杆的底部与金属压板之间设有压力传感器，所述固定杆的中部自下而上依次设有第一螺母、第一垫片、第二垫片和第二螺母，所述第一垫片和第二垫片分别设置在挡板的两侧且分别抵住挡板以分别形成第一螺母和第二螺母的限位。


5.根据权利要求1所述的混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，其特征在于：所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置还设有用于穿过固定杆的限位孔，所述挡板固定至固定装置的侧板上且所述挡板与金属压板的平面相平行，所述挡板的中央设有限位孔，所述固定杆的中部自下而上依次设有第一螺母、第一垫片、压力传感器、第二垫片和第二螺母，所述第一垫片和压力传感器设置在挡板的一侧，所述第二垫片设置在挡板的另一侧，所述压力传感器和第二垫片分别抵住挡板。


6.一种混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试方法，其特征在于：所述混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试方法基于权利要求1-5中任意一项所述的混凝土-岩体-喷层接触面抗剪强度的原位测试装置，并包括如下步骤：
(一)混凝土与喷层的接触面或混凝土与岩体的接触面处于垂直的情况下，采用如下方法：
1)选定测试位置：根据需要测试的接触面，选取不受日常施工影响的位置进行测定；
2)固定装置及混凝土箱安装：混凝土箱的限位杆通过固定装置的限位槽，将固定装置利用膨胀螺丝固定于测试位置，将混凝土箱固定螺栓拧紧，固定混凝土箱；
3)挡板及加压装置固定：加压装置的固定杆通过挡板的限位孔，将挡板与固定装置固定；
4)混凝土浇筑及等强：完成仪器各部分固定后，进行混凝土浇筑，混凝土浇筑时，首先在混凝土箱与加压装置的金属压板之间设置一木模板，避免混凝土砂浆从缝隙流出，可在混凝土箱子内侧涂油，便于试验完成脱模；打开混凝土箱的金属盖板后，将混凝土注入混凝土箱，进行振捣后，待混凝土凝固到待测试龄期；
5)上述步骤根据测试需要，可设置多组同时进行，建议设置3-4组；
6)接触面抗剪强度测试：
i.待混凝土达到待测试龄期后，固定好混凝土箱的金属盖板，将混凝土箱固定螺栓松开，此时，混凝土箱在混凝土与测试面接触作用下保持稳定；若混凝土箱不能维持稳定，则说明接触面粘聚力较低，接触面粘结力ci小于如下值，此情况下，接触面强度较低，需对接触面进行处理：
ci<(G箱+G混)/S箱
其中，G箱为混凝土箱的重力，G混为混凝土箱中浇筑的混凝土的重力，S箱为混凝土箱面积，即混凝土与测试面的接触面积；
ii.上述混凝土箱稳定的情况下，利用加压装置的第一螺母和第二螺母对混凝土表面施加一压力P1，在混凝土箱金属挂钩处施加拉力T，当拉力达到T1时，此时混凝土箱失稳，混凝土箱下滑；
iii.另一装置及试验上施加压力P2，混凝土箱金属挂拉力为T2时，此时混凝土箱失稳，混凝土箱下滑；
iv.根据τf＝ci+σ*tan(φi)关系，
可得，(Tf+G箱+G混)/S箱＝ci+(Ps/S箱)*tan(φi)
其中，τf为破坏时剪应力，Tf为破坏时拉力值，Ps为对混凝土施加的压力，σ为接触面法向应力，ci为接触面黏聚力，φi为接触面摩擦角；
v.根据ii-iii步骤的试验结果，可求解出ci及φi；
vi.进行多组试验时，可绘制τf与σ关系曲线，曲线斜率为tan(φi)，截...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹爱武，吴家耀，褚卫江，刘加进，孟国涛，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33